專利名稱：圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的測量裝置和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量技術(shù)，涉及對圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑測量裝置和測量方法的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
圓錐滾子軸承內(nèi)圈的大擋邊做為軸承工作時(shí)的輔助基面，是圓錐滾子的軸向基面。當(dāng)軸承受到軸向載荷時(shí)，圓錐滾子的大端面就壓向內(nèi)圈的大擋邊，其間產(chǎn)生的是滑動(dòng)摩擦，并且分擔(dān)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的部分軸向載荷。大擋邊基面的形狀一般有平面、錐面和球面三種。球面比平面和錐面的接觸面積大，不僅可以減小單位面積的壓力，增加接觸剛性，而且還能減少大擋邊表面的磨損，因此工作的穩(wěn)定性較好。球面大擋邊的輪廓形貌不僅對軸承的裝配質(zhì)量有直接影響，而且還對其工作性能有重要的作用，它是控制圓錐滾子軸承內(nèi)圈磨削質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)之一，因此磨加工后一般都要求檢查大擋邊的球面半徑。但由于大擋邊的可測部分很小，精確測量非常困難。大擋邊球面半徑現(xiàn)有的檢測方法及其缺點(diǎn)如下靠模法。
用標(biāo)準(zhǔn)樣板來檢測大擋邊圓弧形狀的方法稱為靠模法。標(biāo)準(zhǔn)樣板與大擋邊的接觸量要求不少于其圓弧母線全長的80％。這種方法可以對大擋邊的球面半徑做出定性分析，其最大的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，因此磨加工后的現(xiàn)場檢測多采用這種方法。但由于受到樣板的制造誤差、測量時(shí)的定位誤差和操作者的視差與經(jīng)驗(yàn)等因素的限制，該方法的測量精度比較差，一般僅適用于工序間的常規(guī)檢測。
標(biāo)準(zhǔn)滾子涂色法。
標(biāo)準(zhǔn)滾于涂色法是采用端面為球形的標(biāo)準(zhǔn)滾子，以涂色的方法來檢測大擋邊的球面圓弧形狀。這種方法可以方便地對大擋邊的球面半徑做出定性分析，適用于終磨后的車間檢測。但由于受到標(biāo)準(zhǔn)滾子的制造誤差、涂料質(zhì)量、操作者的經(jīng)驗(yàn)等因素的限制，該方法一般也僅適用于普通檢測。
輪廓儀直接測量法。
直接測量法是用輪廓儀沿內(nèi)圈的軸截面方向直接對球面大擋邊的圓弧形狀進(jìn)行測量，通過計(jì)算求出大擋邊的球面曲率半徑。這種方法可以清晰地觀察到大擋邊內(nèi)表面的輪廓形貌，是獲取大擋邊球面半徑的一種有效方法，適用于計(jì)量室內(nèi)進(jìn)行定量分析。但用輪廓儀的測頭直接測量大擋邊的曲率半徑尚存在三個(gè)問題(1)盡管大檔邊的球面半徑比較大，而可測面卻很小，如中小型軸承大擋邊的軸截面圓弧長度僅在2mm左右，輪廓儀的傳感器在測量時(shí)距離內(nèi)圈滾道的表面很近，極易損壞測頭。(2)測量前必須將內(nèi)圈進(jìn)行調(diào)中，使其軸截面與輪廓儀傳感器的測量路線相重合。由于沒有實(shí)物基準(zhǔn)作為參考，精確調(diào)中比較困難。因此測量精度難于得到有效地保證。(3)當(dāng)內(nèi)圈的尺寸比較大時(shí)，傳感器的動(dòng)態(tài)范圍難于滿足對曲面測量的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠解決圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑精密測量問題的間接測量方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的測量裝置，其特征在于，它由下列構(gòu)件組成一個(gè)基座；一個(gè)水平地安裝在基座上的X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺1；固定在工作臺1上的內(nèi)孔夾具2，圓錐滾子軸承內(nèi)圈3固定在內(nèi)孔夾具2上；輪廓測量用接觸式位移傳感器4；一個(gè)安裝在基座上的燕尾槽導(dǎo)軌副，它由燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分5和燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分6組成；在燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分6上有一個(gè)由絲杠7、端蓋板8和升降手輪9組成的升降機(jī)構(gòu)，端蓋板8通過螺栓與燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分6的上端固連，升降手輪9與絲杠7的頂端連接，絲杠7的上端是一個(gè)階梯軸，使絲杠7的階梯面在端蓋板8的上表面可以轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠7的外螺紋與燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分5中的內(nèi)螺紋相配合；輪廓測量用接觸式位移傳感器4是專利號94101873.3中所公開的傳感器，它通過螺栓與燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分5連接為一個(gè)整體；一臺計(jì)算機(jī)，它控制X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺1在水平面內(nèi)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，接受來自輪廓測量用接觸式位移傳感器4的測量數(shù)據(jù)。
使用上述裝置測量圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的方法，其特征在于，
(1)通過內(nèi)孔夾具2將圓錐滾子軸承的內(nèi)圈3水平地安裝在X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺1上；燕尾槽導(dǎo)軌的移動(dòng)方向Z與水平面XOY相垂直；調(diào)整雙坐標(biāo)精密工作臺1的位置，使其在X方向的運(yùn)動(dòng)范圍滿足對大擋邊兩側(cè)圓弧長度的測量要求，在Y方向的運(yùn)動(dòng)范圍滿足軸承內(nèi)圈從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)的需要；(2)在計(jì)算機(jī)的控制下讓工作臺1沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，使傳感器4的觸針沿大擋邊的一側(cè)A1AA2圓弧進(jìn)行掃描測量，獲得該段圓弧半徑的輪廓信息；(3)使工作臺1沿Y方向移動(dòng)一個(gè)距離H，該距離為軸承內(nèi)圈球面大擋邊兩側(cè)測量路線所在截面之間的距離；(4)在計(jì)算機(jī)的控制下讓工作臺1沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，使傳感器4的觸針沿大擋邊的另一側(cè)B1BB2圓弧進(jìn)行掃描測量，獲得該段圓弧半徑的輪廓信息；(5)通過計(jì)算分別求出圓錐內(nèi)圈大擋邊兩側(cè)測量截面的圓弧半徑，計(jì)算方法如下由A1AA2和B1BB2的輪廓，分別擬合出其截面的圓弧半徑r1和r2，由于距離H為已知，因此大擋邊的球面半徑R可以通過下面的方程組求出r12+a=R2r22+b=R2a+b=H]]>解得R=12H(H2+r12+r22)2-(2r1r2)2.]]>本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、以輪廓測量用接觸式位移傳感器測量大擋邊球面的表面輪廓，有助于對接觸面的表面形貌進(jìn)行定量分析。
2、同直接測量法相比，間接測量法大大地增加了大擋邊球面圓弧的可測長度，使測量精度得到有效地保證。
3、在測量過程中，使用高精度雙坐標(biāo)精密工作臺，保證了移動(dòng)間距的尺寸精度，配以內(nèi)孔夾具保證了內(nèi)圈移動(dòng)的平行性，計(jì)算過程中沒有忽略項(xiàng)，使該方法具有較高的計(jì)算精度。


圖1是本發(fā)明測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中A-A剖面的局部放大圖。
圖3是軸承內(nèi)圈大擋邊測量路線的俯視圖。
圖4是軸承內(nèi)圈的軸向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明選擇輪廓測量用接觸式位移傳感器(專利號94101873.3)，它同時(shí)具有高分辨力和寬動(dòng)態(tài)范圍的特性，配以雙坐標(biāo)精密工作臺和內(nèi)孔夾具，采用間接測量的方式解決圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的精密測量問題。參見圖1和圖2，圖中各個(gè)構(gòu)件如下1.X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺；2.內(nèi)孔夾具；3.圓錐滾子軸承內(nèi)圈；4.輪廓測量用接觸式位移傳感器；5.燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分；6.燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分；7.絲杠；8.端蓋板；9.升降手輪。圖1中的控制系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)。被測件的安裝方法是，雙坐標(biāo)精密工作臺1水平地安裝在基座上，計(jì)算機(jī)控制雙坐標(biāo)工作臺可以分別在水平面內(nèi)沿X和Y兩個(gè)方向移動(dòng)。工作臺上固定著內(nèi)孔夾具2。用內(nèi)孔夾具2將圓錐滾子軸承的內(nèi)圈3穩(wěn)定地夾持在雙坐標(biāo)精密工作臺上。傳感器的安裝方法是，用兩個(gè)水平放置的螺栓將輪廓測量用接觸式位移傳感器4(專利號94101873.3)擰入燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分5的螺栓孔內(nèi)，參見圖2，使二者成為一個(gè)整體。絲杠7與升降手輪9固連。參見圖1和圖2，燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分6起支柱的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)升降手輪9可以使燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分5在燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分6中上下移動(dòng)，起到調(diào)整傳感器4上下位置的作用。
分別參見圖1、圖3和圖4。其中圖3為軸承內(nèi)圈大擋邊測量路線的俯視圖，圖中O為球面大擋邊的球心，A1AA2和B1BB2分別為內(nèi)圈兩側(cè)大擋邊圓弧的測量路線，H為軸承內(nèi)圈球面大擋邊兩側(cè)測量路線所在截面之間的距離；圖4為軸承內(nèi)圈的軸向剖面圖，圖中O為大擋邊球面的球心，O1和O2分別為A1AA2段圓弧和B1BB2段圓弧的圓心，r1和r2分別為A1AA2段圓弧和B1BB2段圓弧的半徑，a和b分別為A1AA2段圓弧和B1BB2段圓弧所在截面與球心O之間的距離，R為大擋邊的球面半徑。
使用本發(fā)明裝置測量圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的方法，其特征在于，(1)通過內(nèi)孔夾具2將圓錐滾子軸承的內(nèi)圈3水平地安裝在X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺1上；燕尾槽導(dǎo)軌的移動(dòng)方向Z與水平面XOY相垂直；調(diào)整雙坐標(biāo)精密工作臺1的位置，使其在X方向的運(yùn)動(dòng)范圍滿足對大擋邊兩側(cè)圓弧長度的測量要求，在Y方向的運(yùn)動(dòng)范圍滿足軸承內(nèi)圈從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)的需要；(2)在計(jì)算機(jī)的控制下讓工作臺1沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，使傳感器4的觸針沿大擋邊的一側(cè)A1AA2圓弧進(jìn)行掃描測量，獲得該段圓弧半徑的輪廓信息；(3)使工作臺1沿Y方向移動(dòng)一個(gè)距離H，該距離為軸承內(nèi)圈球面大擋邊兩側(cè)測量路線所在截面之間的距離；(4)在計(jì)算機(jī)的控制下讓工作臺1沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，使傳感器4的觸針沿大擋邊的另一側(cè)B1BB2圓弧進(jìn)行掃描測量，獲得該段圓弧半徑的輪廓信息；(5)通過計(jì)算分別求出圓錐內(nèi)圈大擋邊兩側(cè)測量截面的圓弧半徑，計(jì)算方法如下由A1AA2和B1BB2的輪廓，分別擬合出其截面的圓弧半徑r1和r2，由于距離H為已知，因此大擋邊的球面半徑R可以通過下面的方程組求出r12+a=R2r22+b=R2a+b=H]]>解得R=12H(H2+r12+r22)2-(2r1r2)2.]]>實(shí)施例以某軸承廠生產(chǎn)的圓錐滾子軸承內(nèi)圈7909/02為例，從設(shè)計(jì)圖紙知其大擋邊球面半徑R的設(shè)計(jì)值為225.941+1mm，經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)滾子涂色法進(jìn)行初步檢驗(yàn)，結(jié)果為大擋邊的球面半徑基本符合設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)用本裝置進(jìn)行測量，H的取值為69.5mm，經(jīng)對A1AA2和B1BB2的輪廓分別進(jìn)行測量后，擬合出其截面的圓弧半徑分別為r1＝292.948mm，r2＝293.101mm，最終求得大擋邊的球面半徑為R＝295.078mm。
權(quán)利要求
1.圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的測量裝置，其特征在于，它由下列構(gòu)件組成一個(gè)基座；一個(gè)水平地安裝在基座上的X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺[1]；固定在工作臺[1]上的內(nèi)孔夾具[2]，圓錐滾子軸承內(nèi)圈[3]固定在內(nèi)孔夾具[2]上；輪廓測量用接觸式位移傳感器[4]；一個(gè)安裝在基座上的燕尾槽導(dǎo)軌副，它由燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分[5]和燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分[6]組成；在燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分[6]上有一個(gè)由絲杠[7]、端蓋板[8]和升降手輪[9]組成的升降機(jī)構(gòu)，端蓋板[8]通過螺栓與燕尾槽導(dǎo)軌之固定部分[6]的上端固連，升降手輪[9]與絲杠[7]的頂端連接，絲杠[7]的上端是一個(gè)階梯軸，使絲杠[7]的階梯面在端蓋板[8]的上表面可以轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠[7]的外螺紋與燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分[5]中的內(nèi)螺紋相配合；輪廓測量用接觸式位移傳感器[4]是專利號94101873.3中所公開的傳感器，它通過螺栓與燕尾槽導(dǎo)軌之移動(dòng)部分[5]連接為一個(gè)整體；一臺計(jì)算機(jī)，它控制X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺[1]在水平面內(nèi)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，接受來自輪廓測量用接觸式位移傳感器[4]的測量數(shù)據(jù)。
2.圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑的測量方法，其特征在于，(1)通過內(nèi)孔夾具[2]將圓錐滾子軸承的內(nèi)圈[3]水平地安裝在X-Y雙坐標(biāo)精密工作臺[1]上；燕尾槽導(dǎo)軌的移動(dòng)方向Z與水平面XOY相垂直；調(diào)整雙坐標(biāo)精密工作臺[1]的位置，使其在X方向的運(yùn)動(dòng)范圍滿足對大擋邊兩側(cè)圓弧長度的測量要求，在Y方向的運(yùn)動(dòng)范圍滿足軸承內(nèi)圈從一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)的需要；(2)在計(jì)算機(jī)的控制下讓工作臺[1]沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，使傳感器[4]的觸針沿大擋邊的一側(cè)A1AA2圓弧進(jìn)行掃描測量，獲得該段圓弧半徑的輪廓信息；(3)使工作臺[1]沿Y方向移動(dòng)一個(gè)距離H，該距離為軸承內(nèi)圈球面大擋邊兩側(cè)測量路線所在截面之間的距離；(4)在計(jì)算機(jī)的控制下讓工作臺[1]沿X方向勻速運(yùn)動(dòng)，使傳感器[4]的觸針沿大擋邊的另一側(cè)B1BB2圓弧進(jìn)行掃描測量，獲得該段圓弧半徑的輪廓信息；(5)通過計(jì)算分別求出圓錐內(nèi)圈大擋邊兩側(cè)測量截面的圓弧半徑，計(jì)算方法如下由A1AA2和B1BB2的輪廓，分別擬合出其截面的圓弧半徑r1和r2，由于距離H為已知，因此大擋邊的球面半徑R可以通過下面的方程組求出r12+a=R2r22+b=R2a+b=H]]>解得R=12H(H2+r12+r22)2-(2r1r2)2.]]>
全文摘要
本發(fā)明屬于測量技術(shù)，涉及對圓錐滾子軸承內(nèi)圈大擋邊球面半徑測量裝置和測量方法的改進(jìn)。它由基座；X－Y雙坐標(biāo)精密工作臺；內(nèi)孔夾具；輪廓測量用接觸式位移傳感器；燕尾槽導(dǎo)軌副；絲杠；端蓋板；升降手輪和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，本發(fā)明增加了大擋邊球面圓弧的可測長度，使測量精度得到保證。
文檔編號G01B21/10GK1892176SQ20051008047
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者王中宇 申請人:北京航空航天大學(xué)